KR20160020929A - 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로 - Google Patents

차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로에 관한 것으로, 입력 전원을 미리 설정된 직류 고전압으로 변환하여 출력하는 부스터부, 상기 입력 전원으로 미리 설정된 정전압을 생성하는 정전압부, 적어도 하나 이상의 빔 신호의 입력에 따라 각기 스위칭되는 적어도 하나 이상의 스위치부, 및 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈의 캐소드 측에 각기 연결되며, 상기 적어도 하나 이상의 스위치부가 스위칭됨에 따라 상기 정전압부에서 생성된 정전압을 각기 인가받고, 상기 각기 인가받은 정전압을 기준전압으로 이용하여 미리 설정된 정전류가 각기 흐르게 하는 적어도 하나 이상의 정전류부를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈의 애노드 측은 공통으로 상기 부스터부의 출력단에 연결되고, 캐소드 측은 상기 적어도 하나 이상의 정전류부에 각기 연결된다.

Description

차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로{CURRENT CONTROL CIRCUIT FOR A LED DRIVING MODULE OF A VEHICLE LAMP}
본 발명은 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 전원 및 엘이디 구동 전류가 다른 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈을 연결하더라도 상기 입력 전원에 관계없이 하나의 엘이디 구동 모듈을 통해 각 엘이디를 일정한 광량으로 제어할 수 있도록 하는 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로에 관한 것이다.
최근 조명 분야에서는 엘이디(LED)가 급속도로 개발 보급되고 있다.
상기 엘이디는 현재까지 사용되던 조명을 대체하는 광원으로 사용될 것으로 전망되고 있다. 이러한 엘이디는 일반 가정용 조명뿐만 아니라, 자동차의 전조등, 차폭등, 미등 및 실내등과 같은 자동차용 조명에도 급속도로 보급되고 있다.
특히 저전류 소모, 고효율, 디자인의 다양성 때문에 자동차용 램프로서 엘이디가 빠르게 확산되고 있다. 그런데 자동차용 램프는 국가별 배광법규에 만족되어야 하며, 이 배광법규를 만족시키기 위해 엘이디 램프의 광량을 일정하게 제어시켜야 한다. 그런데 차량 전원(예 : 12V)만 연결되면 일정한 광량이 출력되는 벌브(Bulb)와 달리 엘이디(발광 다이오드)의 광량 특성을 제어하기 위해서는 엘이디에 공급되는 전류가 일정해야 한다. 통상적으로 차량용 엘이디 램프에 일정한 전류를 유지시켜주는 장치를 LDM(LED Driver Module)이라고 한다.
상기 엘이디 구동 모듈(LDM)은 엘이디 램프(또는 엘이디 어레이 모듈)에 구성된 엘이디의 수량(또는 개수)에 따라 여러 형태로 설계가 가능한데, 사실상 엘이디 램프의 원가 상당 부분을 엘이디 구동 모듈(LDM)에서 차지한다. 왜냐하면 구동할 엘이디 전류에 따라 엘이디 구동 모듈(LDM)이 구성되기 때문이다.
예컨대 하향 광선(LowBeam)용 엘이디를 위한 엘이디 구동 모듈(LDM), 상향 광선(HighBeam)용 엘이디를 위한 엘이디 구동 모듈(LDM), 방향 지시등(Turn Signal)용 엘이디를 위한 엘이디 구동 모듈(LDM) 등이 있으며, 동일한 목적의 엘이디를 구동하기 위한 엘이디 구동 모듈(LDM)이라고 하더라도, 각 엘이디를 구동하기 위한 전류가 다르면 해당 전류를 위한 별도의 엘이디 구동 모듈(LDM)을 구성해야 한다.
상기와 같이 종래에는 전원의 종류에 따라 엘이디 구동 전류가 달라짐에 따라 해당 구동 전류로 엘이디를 구동하기 위한 별도의 엘이디 구동 모듈(LDM)을 구성해야 했다. 따라서 각 전원별로 EMC(Electromagnetic Compatibility ; 전자 정합성) 개선을 위한 필터 등의 부가적인 부품이 추가 되어야 하므로 엘이디 램프의 원가가 상승하였으며, 각 엘이디 구동 모듈(LDM)별로 별도의 인쇄회로기판(PCB)을 구성할 경우, PCB의 크기 및 실장구조 추가 등의 추가 설계가 필요하기 때문에 그에 따른 시간과 비용이 추가되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2011-0046164호(2011.05.04.공개, 차량램프용 엘이디 구동 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 입력 전원 및 엘이디 구동 전류가 다른 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈을 연결하더라도 상기 입력 전원에 관계없이 하나의 엘이디 구동 모듈을 통해 각 엘이디를 일정한 광량으로 제어할 수 있도록 하는 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로는, 입력 전원을 미리 설정된 직류 고전압으로 변환하여 출력하는 부스터부; 상기 입력 전원으로 미리 설정된 정전압을 생성하는 정전압부; 적어도 하나 이상의 빔 신호의 입력에 따라 각기 스위칭되는 적어도 하나 이상의 스위치부; 및 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈의 캐소드 측에 각기 연결되며, 상기 적어도 하나 이상의 스위치부가 스위칭됨에 따라 상기 정전압부에서 생성된 정전압을 각기 인가받고, 상기 각기 인가받은 정전압을 기준전압으로 이용하여 미리 설정된 정전류가 각기 흐르게 하는 적어도 하나 이상의 정전류부;를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈의 애노드 측은 공통으로 상기 부스터부의 출력단에 연결되고, 캐소드 측은 상기 적어도 하나 이상의 정전류부에 각기 연결되어 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 부스터부는, 상기 적어도 하나 이상의 각 엘이디 어레이 모듈에 포함된 각 엘이디의 구동전압의 합보다 적어도 기 설정된 마진 전압 이상 높은 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 부스터부는, 상기 적어도 하나 이상의 각 엘이디 어레이 모듈의 엘이디에서 소모되는 전류의 합에 대응하는 전류를 출력할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 정전압부는, 상기 입력 전압을 이용하여 적어도 5V의 직류 정전압을 출력하고, 상기 정전압을 상기 적어도 하나 이상의 각 스위치부를 통해 상기 적어도 하나 이상의 각 정전류에 각기 인가되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 정전류부는, 그에 연결된 각 엘이디 어레이 모듈에 따라 각기 다른 정전류가 흐르도록 설정된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 입력 전원으로부터 상기 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 제어 회로를 보호하기 위한 보호 회로부;를 더 포함하고, 상기 보호 회로부는, 상기 입력 전원을 따라 입력되는 정전기로부터 회로를 보호하기 위한 정전기 보호회로; 역전압으로부터 회로를 보호하기 위한 역전압 보호회로, 및 상기 입력 전원을 따라 입력되는 노이즈로부터 회로를 보호하기 위한 보호회로 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 입력 전원 및 엘이디 구동 전류가 다른 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈을 연결하더라도 상기 입력 전원에 관계없이 하나의 엘이디 구동 모듈을 통해 각 엘이디를 일정한 광량으로 제어할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 상기 정전류부의 회로 구성을 설명하기 위한 일 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로는, 보호 회로부(110), 부스터부(120), 정전압부(130), 스위치부(140a ~ 140e), 정전류부(150a ~ 150e), 및 다수의 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)을 포함한다.
상기 보호 회로부(110)는 입력 전원(Main Power)으로부터 본 실시예에 따른 차량 램프용 엘이디 구동 모듈을 보호한다.
예컨대 상기 보호 회로부(110)는 상기 입력 전원을 따라 입력되는 정전기로부터 회로를 보호하기 위한 정전기 보호회로, 역전압으로부터 회로를 보호하기 위한 역전압 보호회로, 및 상기 입력 전원을 따라 입력되는 노이즈로부터 회로를 보호하기 위한 EMC 보호회로 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히 차량 램프는 여러 험한 상황에서 주행하기 때문에 입력 전원이 불안정한 상황이 발생할 수 있다. 따라서 상기 보호 회로부(110)를 통해서 엘이디 구동 모듈의 내부 회로를 보호할 필요가 있다.
상기 입력 전원(Main Power)은 배터리 전원을 사용하는데, 차량에 따라 12V이거나 24V 직류 전원이 입력된다.
상기 부스터부(120)는 상기 입력 전원으로 입력된 전압을 직류 고전압으로 변경한다. 상기 부스터부(120)는 상기 입력 전원을 전력 변환을 통해 일정 전압을 유지하도록 직류 고전압으로 변경한다.
상기 부스터부(120)는 각 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)에 포함된 엘이디의 수량에 따라 엘이디 구동전압(Vf)의 합보다 적어도 기 설정된 마진 전압(예 : 2V) 이상 높은 전압을 출력한다.
또한 상기 부스터부(120)는 상기 각 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)의 엘이디에서 소모되는 전류의 합에 대응하는 전류를 출력할 수 있도록 설계된다.
상기 정전압부(130)는 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)로서, 입력 전원의 전압이나 주파수가 변하더라도 일정한 전압의 전력을 고르게 공급한다. 본 실시예에서 상기 정전압부(130)는 5V 정전압을 출력하는 것으로 가정한다.
상기 정전압부(130)에서 출력된 정전압은 상기 각 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)의 각 엘이디를 구동하는데 필요한 정전류를 발생시키기 위한 기준전압으로 제공된다. 상기 정전압부(130)에서 출력된 정전압은 각 스위치부(140a ~ 140e)를 통해 해당 정전류부(150a ~ 150e)에 인가된다.
상기 스위치부(140)는 적어도 하나 이상의 스위치부(140a ~ 140e)를 포함한다. 상기 각 스위치부(140a ~ 140e)는 빔 신호(예 : 하향 광선(LowBeam), 상향 광선(HighBeam), 방향 지시등(Turn Signal))(즉, 제1 빔 신호 ~ 제5 빔 신호)를 받아 스위치 된다.
본 실시예에서는 5개의 빔 신호를 받아 5개의 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)을 제어하는 것을 예로 들어 설명하지만 더 많은 차량 램프를 제어할 수 있도록 구성할 수도 있음에 유의한다.
상기 정전류부(150)는 적어도 하나 이상의 정전류부(150a ~ 150e)를 포함한다. 상기 각 정전류부(150a ~ 150e)는 상기 각 스위치부(140a ~ 140e)에 대응하여 해당 스위치가 온(ON)됨에 따라 각 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)의 각 엘이디를 일정 광량으로 구동하는데 필요한 정전류가 흐르게 한다.
참고로 상기 정전류부(150)에서 상기 엘이디를 구동 및 제어하는 방법은 저항방식, 리니어 정전류 방식, DC-DC 정전류 방식이 있을 수 있다.
예컨대 상기 저항방식은 차량 배터리 전압의 변동에 따라 엘이디로 흘러 들어가는 전류가 변경되며, 배터리 전압이 변동없이 동일하더라도 LH(Left Hand)측 램프와 RH(Right Hand)측 램프에 장착된 엘이디의 Vf값(순방향 전압)이 다를 경우 엘이디로 흘러 들어가는 전류가 달라지게 된다. 이에 따라 차량 제조사에서는 통상 정전류 방식을 선호한다.
상기 리니어 방식(또는 리니어 정전류 방식)은 DC-DC 방식에 비해 전자파 노이즈 방출이 적고 단가가 저렴하다는 장점이 있다. 이에 따라 설계시 우선적으로 적용을 검토하게 된다.
이때 상기 리니어 방식으로 설계하는 방법은 리니어 정전류 IC를 사용하는 방법과 상기 정전류 IC를 디스크리트(Discrite)화하여 오피앰프(Op-Amp)와 트랜지스터(Transistor)로 설계하는 방법이 있다. 통상적으로 전류량이 큰 경우 정전류 IC 보다는 오피앰프 방식이 더 저렴하기 때문에 오피앰프 방식으로 엘이디 구동 회로를 설계하게 된다.
이때 상기 정전류부(150)를 구성하는 정전류 회로 자체는 본 발명의 기술적 요지는 아니므로, 상기 정전류부(150)는 상기 공지된 어느 하나의 방식으로 정전류가 흐르도록 구성할 수 있다.
그리고 상기 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)의 애노드 측은 공통으로 상기 부스터부(120)의 출력단에 연결되고, 캐소드 측은 상기 적어도 하나 이상의 정전류부(150a ~ 150e)에 각기 연결된다.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 상기 정전류부(150)의 회로 구성을 설명하기 위한 일 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 오피앰프 방식의 정전류부(150)는, 엘이디(또는 엘이디 어레이 모듈)에서 피드백된 전압(VFB)을 기준전압(VREF)과 동일하게 유지하려는 특성(즉, 비반전증폭기)을 이용하는 것으로, 상기 기준전압(VREF)은 정전압부(130)로부터 입력받은 전압(Vcc)을 분압 저항(r1, r2)을 이용해 분압하여 출력하게 된다. 그리고 I(전류)=VREF(전압)/R(저항)에 따라, 상기 기준전압(VREF)을 변경하면 오피앰프(Op-Amp)에 의해 트랜지스터(FET1)가 스위칭되고, 최종적으로 엘이디 전류를 바꿀 수 있게 된다.
따라서 상기 도2에서 설명한 바와 같은 원리로 상기 각 정전류부(150a ~ 150e)는 각기 다른 정전류가 흐르도록 설정된다. 즉, 상기 각 정전류부(150a ~ 150e)에 연결된 각 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)에 포함된 엘이디의 수량에 해당하는 정전류가 흐르도록 설정된다.
다시 말해, 상기 각 정전류부(150a ~ 150e)는 그에 연결된 각 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)에 따라 각기 다른 정전류가 흐르도록 설정된다.
이하 본 실시예에 따른 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
차량의 배터리(미도시)로부터 입력 전원(Main Power)을 공급받은 부스터부(120)는 상기 입력 전압을 직류 고전압으로 변경한다. 이때 상기 부스터부(120)에서 출력되는 고전압은 각 엘이디 어레이 모듈(LAM1 ~ LAM5)에 포함된 각 엘이디의 구동전압(Vf)의 합보다 적어도 기 설정된 마진 전압(예 : 2V) 이상 높은 전압이다.
또한 상기 차량의 배터리(미도시)로부터 입력 전원(Main Power)을 공급받은 정전압부(130)는 상기 정전류부(150)에 기준전압을 인가하기 위한 정전압(예 : 5V)을 생성한다. 상기 생성된 정전압(예 : 5V)은 스위치부(140e)를 통해 정전류부(150e)에 인가된다.
상기 스위치부(140)는 빔 신호(즉, 제1 빔 신호 ~ 제5 빔 신호)를 받아 스위치 됨으로써 상기 정전압부(130)에서 생성된 정전압이 상기 정전류부(150)에 인가된다.
상기 정전압을 인가받은 상기 정전류부(150)는 그에 연결된 엘이디 어레이 모듈(LAM)에 대응하여 미리 설정된 정전류가 흐르게 함으로써, 상기 엘이디 어레이 모듈(LAM)의 각 엘이디를 일정 광량으로 발광시킨다.
상기와 같이 본 발명은 하나의 입력 전원을 이용하여 전압을 상향시킨 후, 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈에 흐르는 전류를 하나의 엘이디 구동 모듈을 이용해 제어할 수 있도록 함으로써 별도로 설계되어야 하는 엘이디 구동 모듈(LDM)의 개수를 감소시킬 수 있으며, 또한 기존에 각 엘이디 구동 모듈에 포함되던 부가적인 부품을 추가시키지 않아도 되므로 원가를 절감하고 경량화시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 보호 회로부
120 : 부스터부
130 : 정전압부
140a ~ 140e : 스위치부
150a ~ 150e : 정전류부
LAM1 ~ LAM5 : 엘이디 어레이 모듈
r1, r2, R : 저항
FET1 : 모스 트랜지스터
Op-Amp : 오피앰프

Claims (6)

  1. 입력 전원을 미리 설정된 직류 고전압으로 변환하여 출력하는 부스터부;
    상기 입력 전원으로 미리 설정된 정전압을 생성하는 정전압부;
    적어도 하나 이상의 빔 신호의 입력에 따라 각기 스위칭되는 적어도 하나 이상의 스위치부; 및
    적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈의 캐소드 측에 각기 연결되며, 상기 적어도 하나 이상의 스위치부가 스위칭됨에 따라 상기 정전압부에서 생성된 정전압을 각기 인가받고, 상기 각기 인가받은 정전압을 기준전압으로 이용하여 미리 설정된 정전류가 각기 흐르게 하는 적어도 하나 이상의 정전류부;를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 엘이디 어레이 모듈의 애노드 측은 공통으로 상기 부스터부의 출력단에 연결되고, 캐소드 측은 상기 적어도 하나 이상의 정전류부에 각기 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부스터부는,
    상기 적어도 하나 이상의 각 엘이디 어레이 모듈에 포함된 각 엘이디의 구동전압의 합보다 적어도 기 설정된 마진 전압 이상 높은 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 부스터부는,
    상기 적어도 하나 이상의 각 엘이디 어레이 모듈의 엘이디에서 소모되는 전류의 합에 대응하는 전류를 출력할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 정전압부는,
    상기 입력 전압을 이용하여 적어도 5V의 직류 정전압을 출력하고,
    상기 정전압을 상기 적어도 하나 이상의 각 스위치부를 통해 상기 적어도 하나 이상의 각 정전류에 각기 인가되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 정전류부는,
    그에 연결된 각 엘이디 어레이 모듈에 따라 각기 다른 정전류가 흐르도록 설정된 것을 특징으로 하는 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 전원으로부터 상기 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 제어 회로를 보호하기 위한 보호 회로부;를 더 포함하고,
    상기 보호 회로부는, 상기 입력 전원을 따라 입력되는 정전기로부터 회로를 보호하기 위한 정전기 보호회로; 역전압으로부터 회로를 보호하기 위한 역전압 보호회로, 및 상기 입력 전원을 따라 입력되는 노이즈로부터 회로를 보호하기 위한 보호회로 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 엘이디 구동 모듈의 전류 제어 회로.
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